Development of monoclonal antibody targeting CHRNB2 to treat gastric cancer

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03750
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 神田 光郎 名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (00644668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 千恵 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院講師 (50589786) ; 清水 大 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (50723037) ; 小寺 泰弘 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (10345879) ; 横島 聡 名古屋大学, 創薬科学研究科, 教授 (10376593) ; 山口 繭美 名古屋大学, 創薬科学研究科, 特任助教 (80822345) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 胃癌 / 分子標的治療 / がん抗体医薬 / CHRNB2 / コンパニオン診断

Outline of Annual Research Achievements

切除不能・再発胃癌は依然として予後不良であり更なる治療開発が求められている。治療成績改善のためには、新しい作用機序から胃癌細胞を制御する薬剤の開発が必要である。本研究は、網羅的発現解析を切り口に同定した標的分子cholinergic receptor nicotinic beta 2 subunit (CHRNB2)を狙い撃つ分子標的治療薬開発を目指すものである。ゲノム編集技術を応用したCHRNB2安定的ノックアウトにより胃癌細胞の悪性度と抗腫瘍薬 (5-FU) 抵抗性が低下し、マウス皮下腫瘍モデルで有意な造腫瘍能が低下することを明らかにした。反対に、低発現胃癌細胞株にウイルスベクターによってCHRNB2を強制発現させところ細胞増殖能が亢進した。細胞内signalの網羅的解析では、上皮間葉移行を通じて癌細胞の転移に関与するZEB2 およびJAK-STAT シグナルのSTAT3 、PI3K-Aktの発現もしくはリン酸化にCHRNB2が干渉することが示唆された。ポリクローナル抗体での標的エピトープのスクリーニングを経て抗CHRNB2モノクローナル抗体を合成した。同抗体はin vitroおよびin vivoで胃癌細胞増殖阻害効果を示した。CHRNB2の抗体付加後内在化が示唆されており、抗体－薬物複合体合成のために協議を進めている。天然化合物 lomaiviticin類を複合化合物の第一候補とし、胃癌細胞株に対する濃度依存性細胞増殖抑制効果を確認した。ゲノム編集技術によりCHRNB2-KOマウスを樹立した。WT/ヘテロ/ホモKOマウスで胎生死の有無、生態、主要臓器の発生、成長、行動、代謝および生殖を経時的に観察したが、CHRNB2喪失による悪影響はみられなかった。マウスモノクローナル抗体のアフィニティ解析と、ヒト化抗CHRNB2抗体合成に着手している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和2年度は、標的分子CHRNB2の胃癌細胞悪性形質を調整する役割についての基礎データの構築が順調に進んだ。また、シグナル解析の第一歩としての網羅的リン酸化解析のデータを取得できたため、翌年以降に再現性確認を含めて詳細に検討していく。抗体－薬物複合体合成のための協議を進め、lomaiviticin類を複合化合物とする支持データを得た。ノックアウトマウス解析から、発生異常を生じないことは判明したため、神経学的解析に移っていく。モノクローナル抗体のヒト化行程に若干の遅れがある。

Strategy for Future Research Activity

CHRNB2喪失の生体への影響を調べ、安全性データの一部とするため引き続きノックアウトマウス解析を行う。HE染色により主要臓器の発生・構造を確認する。CHRNB2は中枢神経系組織中に比較的発現が多いとの報告もあるため、名古屋大学神経内科学教室の協力のもと、KOマウスの認知行動障害の有無をローターロッド試験およびnovel object recognition testにて評価する。モノクローナル抗体投与によって、安定的ノックアウト細胞株で得られた細胞機能変化がどの程度再現されるかを調査する。
シグナル解析として、足場蛋白からのシグナル伝達系を網羅的に調査可能なPTM Scanを用いて抗CHRNB2抗体投与前後の細胞内シグナルの変化についてデータを得る。モノクローナル抗体のヒト化を進めるとともに、アフィニティ測定とエピトープマッピングを実施する。モノクローナル抗体とlomaiviticin、リンカー (SMCC) を用いて複合体合成過程を確認する。